热塑性增强塑料的成型发展较热固性增强塑料晚些，目前比较成熟的是注射成型。与通常注射成型相比，由于含有玻璃纤维，而具有自己的特点。如熔融物料粘度偏高，流动性差；在成型过程中(尤其在喷嘴处)纤维易被折断而变短，此现象随着螺杆转速的增加而愈甚；成型时由于熔体流动的速度梯度而造成玻璃纤维的定向排列，制品愈薄，定向排列愈明显；熔接痕处强度明显降低；收缩率小等。由于上述特点，决定其在原料的准备、工艺条件的确定以及对设备的特殊要求。

    1、原材料的准备

    原材料的准备主要包括热塑性增强塑料粒料的制备及成型前的干燥。

    热塑性增强塑料注射成型前，预先需将纤维与树脂制成粒料。粒料分长纤维与短纤维两种，均要求将体积庞大、结构疏松的玻璃纤维均匀地分散于树脂之中，使两者能有牢固的包复或粘结，以避免成型和运输过程中的飞扬。同时，在制造过程中要尽可能减少对树脂相对分子质量的降解和对纤维的机械损伤。

    （1）长纤维增强塑料粒料的制备

    一般采用典型的电缆包复法。这种制备方法需设计专用的包覆机头和选配牵引切粒机。纤维粗纱通过十字机头，被熔融树脂包复，经冷牵引切粒而成。其设备简单、操作连续、粒料质量高、劳动保护好，国内外普遍采用此法。但所制粒料不适宜用注塞式注射机成型。此外，有选用管道反应法和聚合釜出口包复法制备长纤维增强粒料：前者是将单体与纤维同时由管道进口加入，通过管道聚合反应出料(如MC尼龙)。此法能简化工艺、生产连续，但聚合物质量差，强度不及电缆包复法；后者是在聚合釜出料口安装包复机头，待聚合物出料时，可将纤维包复，此法可减少树脂热老化次数，简化了工艺，但出料速度慢，产量低。

    长纤维增强塑料要真正体现出增强塑料的性能，尚需在注射成型时靠螺杆混合作用将纤维均匀分布于树脂中，经表面处理剂的偶联作用，才能注射出增强塑料制品。

    （2）短纤维增强粒料的制备

    短纤维增强粒料又称分散型增强粒料，是指经混炼作用玻璃纤维约O.25～O.5mm的短纤维形式均匀分散于树脂之中而制成粒料。它是为了解决长纤维在粘度较高的树脂(如聚烯烃、聚苯乙烯、聚氯醚类等)中分散不良而问世的。这种粒料分散性好，易成型加工，制品表面平滑。由于已具有增强塑料的性质，粒料较硬，加料时易爆裂，对螺杆及料筒磨蚀力强，应制成小粒或小片形式为妥。

    短纤维增强粒料的制备，国内多采用两种方法：

    ①用单螺杆排气挤出机将长纤维增强粒料回挤的工艺路线(图1)，其优点是生产连续化、粒料外观较好、质地密实、劳动保护好；缺点是树脂易老化。

    ②将短切原丝与树脂用单螺杆挤出机混合、造粒(图2)此法玻璃纤维与树脂能均匀混合，可供柱塞式注射成型，但劳保条件较差。较理想的是采用双螺杆排气式挤出机(图3)，因为单螺杆挤出机在很大程度上是靠机头压力来生产均质熔体，几乎全靠螺杆作用使树脂塑化与纤维均匀复合。

图1：单螺杆排气挤出机将长纤维增强粒料回挤的工艺路线

图2：短切原丝与树脂用单螺杆挤出机混合、造粒

 

图3：双螺杆排气式挤出机

    双螺杆排气式挤出机的混合作用强，通过螺杆、反向螺纹或节流阀、热交换系统等可调节物料在挤出机中的停留时间、所受压力和温度、切变速率等。当树脂与纤维从两个进料口进入时，已熔化的树脂对纤维提供了润滑保护作用，大大减轻纤维对机械的磨损。通过改变螺杆组合方式及改变玻璃纤维送入后的那段螺杆长度，在一定范围内可改变玻璃纤维的平均长度。同时，可更换易磨损的料筒和螺杆。双螺杆的设计使得一根螺杆螺纹根部积料可被另一螺杆螺纹顶部清洗掉，具有自洁作用。不连续螺纹的螺杆可以嵌入特殊结构的捏合元件，以适应复合工艺的要求，设有一个或多个排气孔，以排出水分及其分解物质，利于树脂与玻璃纤维的润湿。

    将短切原丝和树脂不经预制粒料而直接投入注射成型，可减少纤维损伤和树脂热老化，大大简化工艺，降低成本；但劳动条件较差，输送管道及漏斗易被堵塞，仅适用于粉状树脂。

    热塑性增强塑料由于玻璃纤维对水较为敏感，因此，成型前对原料必须干燥处理，使水分含量降至0.3％～O.1％以下。对熔融温度下易水解的塑料，含水量要求更低。干燥方法视塑料类别、产量对制品性能的要求而定。如循环热风干燥设备结构简单易购，适用于小批量生产，应用普遍；真空干燥适宜于在高温下易氧化变色的塑料；负压沸腾干燥，其干燥时间短效果好，适宜于单一品种大批量粒料的快速干燥。此外，还有红外线及远红外线干燥等。为防止粒料重新吸湿，对已干燥的粒料需要进行密闭保温。

    2、对设备的要求

    为使树脂均匀塑化并与玻璃纤维充分混合，一般选用螺杆式注射机更为合适。热塑性增强塑料由于成型收缩率相对较低，工程上常用来制作精密零件；因此，要求注射机的注射量要稳定，注射能力要求较高，以保证制品尺寸。为解决玻璃纤维在树脂中的分散性好而又不致使纤维受损太甚的矛盾，螺杆头部可采用新型屏障式混料头。注射机的喷嘴一般选用延伸式较好。

    为了适应熔融物料的流动性，在模具设计时，一般多采用大的圆形浇口及大直径流道。

    增强热塑性塑料由于玻璃纤维对注射机的螺杆对料筒有较大的磨损，表面处理剂、集束剂等化学介质对设备有腐蚀，注射机的材质一般选用铬钼钢4号，螺杆表面进行镀铬(铬层为0.04mm)。其耐磨及耐腐蚀均优于氯化螺杆，如果电镀不度则易造成镀层剥离。

    针对注射过程中增强物料逆流对料筒有较大的磨损，宜采用组装式内衬，便于及时更换料筒被磨损的部分。此外，螺杆前端止回环与螺杆间的密封面及止回环与料筒之间的磨损，易造成间隙增大，逆流量增加，应及时更换。其间隙一般以20～80μm为宜，若间隙小于10μm，则玻璃纤维通过困难。

    3、工艺条件的确定

    （1）温度

    在注射成型时的料筒温度，热塑性增强塑料比未增强塑料的料筒温度一般要高出10～20℃料筒温度不仅影响熔化树脂，还影响玻璃纤维表面处理剂与聚合物树脂发生化学作用。温度过低，达不到反应温度要求，制品性能不佳；温度过高又会使表面处理剂与树脂降解变质。因此新产品试制时，要先作力学强度一温度曲线，以确定最佳料筒温度。

    增强塑料注射成型料筒温度的确定，与未增强的热塑性塑料一样，取决于树脂的性质、牌号、纤维含量及其几何尺寸、注射机的机械参数、模具结构及相关工艺条件等各项因素。

    模具温度，直接影响着树脂在模腔内的流动性和制品的内应力、冷流痕、熔接痕强度等。同时模具温度对制品的成型收缩率和表面粗糙度影响也很大。对薄壁制品。随模温的升高制品收缩率增大；对厚壁制品随模温升高收缩率反而降低。此外，在模温较低时，玻璃纤维易暴露于制品表面产生白霜起毛现象。使制品表面光洁程度变劣。一般在脱模顺利的前提下，模温应尽可能高一些。

    （2）压力

    主要讨论塑化压力(又称背压)和注射压力。

    塑化压力的作用是使树脂熔融并使玻璃纤维均匀分散于树脂中。在纤维增强塑料中，含有空气，调整背压可促使物料中的空气从料斗逸出。适当增加背压，在树脂熔融的同时，可进一步改善树脂与玻璃纤维的混炼，改善玻璃纤维在制品中的分散性；但在树脂熔体温度较低的情况下增大背压，则易引起玻璃纤维的粉化，致使制品物理力学性能下降。背压一般控制为注射压力的8％～15％左右。

    为了改善热塑性增强塑料在成型时的流动性，通常采用增加注射压力。一般地说，增加注射压力，对制品的物理力学性能有逐渐提高的趋势。但在实际生产中，确定注射压力应综合考虑树脂的种类、制品的形状和厚薄、模具的结构、流道及浇口形状和尺寸及工艺条件等诸因素的相互匹配，单纯地提高注射压力会使设备受损，使制品产生溢边或脱模时残余应力过大致使制品翘曲变形。

    保压的作用是使制品在冷却收缩时能充分补料。较高的保压压力和一定的保压时间能使制品的表面光泽性有较大的改善。保压压力过低或保压时间不足，制品易产生缩孔、表面毛糙和凹陷，从而使强度下降。

    （3）其他工艺条件

    热塑性增强塑料因其固化速率快、冷却时间短，所以一般采用高速注射。图8-8所示注射速率对FR-PA6制品性能影响的关系曲线。由图可见，快速注射可提高缺口冲击强度和断裂应力；注射速率减慢，则降低制品的物理力学性能。

    应当指出，增加螺杆转速，并不能改善玻璃纤维在制品中的分散性，却使玻璃纤维长度变短，从而使制品的力学强度下降。